Измеритель скорости звука

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике и при контроле технологических параметров сред для измерения скорости звука в жидкостях. Цель изобретения - расширение применения за счет обеспечения возможности измерений в натурных условиях. Измеритель содержит генератор 1 импульсов, акустическнй преобразователь 2, отражатель 3, аналоговый ключ 4, усилитель 5, электронный ключ 6, мультивибратор 7, счетчик 8 импульсов, триггер 9 со счетным входом, коммутатор 10 времязадающих цепей и частотомер 11. Частотомер измеряет значения частоты следования импульсов в цепи автоциркуляции при двух различных постоянных времени мультивибратора, по этим значениям частоты рассчитывается скорость звука. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU (ii) (50 4 0 Н

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 gr

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4145087/25-28 (22) 12.1.1.87 (46) 23.09.88. Бюл. № 35 (72) С. Л. Слинько (53) 534.22(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР № 1296847, кл. G 01 Н 5/00, 1987. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике и при контроле технологических параметров сред для измерения скорости звука в жидкостях. Цель изобретения — расширение применения за счет обеспечения возможности измерений в натурных условиях. Измеритель содержит генератор 1 импульсов, акустический преобразователь 2, отражатель 3, аналоговый ключ 4, усилитель 5, электронный ключ 6, мультивибратор 7, счетчик 8 импульсов, триггер 9 со счетным входом, коммутатор 10 времязадающих цепей и частотомер 11. Частотомер измеряет значения частоты следования импульсов в цепи автоциркуляции при двух различных постоянных времени мультивибратора, по этим значениям частоты рассчитывается скорость звука. 2 ил.

1425466

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике и при контроле технологических параметров сред для измерения схорости звука в жидкостях.

Цель изобретения — расширение области применения измерителя скорости звука за счет обеспечения возможности измерений в натурных условиях.

На фиг. 1 изображена блок-схема измерителя скорости звука; на фиг. 2 эпюры напряжений на входе частотомера (а) и выходах счетчика импульсов (б) и триггера со счетным входом (в).

Измеритель скорбсти звука содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, акустический преобразователь 2, установленный на расстоянии ь от него отражатель 3, последовательно соединенные аналоговый ключ 4, усилитель 5, электронный ключ 6 и мультивибратор 7, последовательно соединенные счетчик 8 импульсов, триггер 9 со счетным входом и коммутатор 10 времязадающих цепей, выход которого подключен к второму входу мультивибратора 7 и на частотомер 11, два входа которого соединены соответственно с выходами счетчика 8 импульсов и мультивибратора 7. Вход аналогового ключа 4 подключен к выходу акустического преобразователя 2, а вход генератора 1 импульсов связан с выходом мультивибратора 7.

Частота мультивибратора 7 в автоколебательном режиме устанавливается такой, чтобы за время между двумя последовательными импульсами звуковой импульс мог пройти расстояние 4I. Амплитуда сигнала с выхода электронного ключа 6 имеет постоянную величину (меньше напряжения питания, так что при отключенном коммутаторе 10 времязадающих цепей мультивибратор синхронизируется вторично отраженным импульсом) . Аналоговый ключ 4 не пропускает сигнал с генератора 1 импульсов на вход усилителя 5.

Измеритель работает следующим образом.

При подаче питания на измеритель на выходе триггера 9 устанавливается логический нуль и коммутатор 10 отключен от мультивибратора 7. Сигнал с мультивибратора 7 вызывает срабатывание генератора 1, который возбуждает преобразователь 2 и закрывает аналоговый ключ 4. Преобразователь 2 излучает ультразвуковой сигнал, затем принимает отраженный сигнал от отражателя 3. Так как в этот момент импульса на выходе мультивибратора 7 нет, то аналоговый ключ 4 открыт и сигнал с преобразователя 2 проходит на усилитель 5, усиливается и открывает электронный ключ 6. Импульс с электронного ключа 6 попадает на первый вход мультивибратора 7, но, так как конденсатор во времязадающей цепи мультивибратора 7

1О

55 не успел зарядиться до необходимого уровня, не вызывает срабатывание (не синхронизирует) мультивибратора 7. Вторично отраженный ультразвуковой сигнал, пройдя по той же цепи, вызывает срабатывание мультивибратора 7, так как к моменту прихода этого сигнала времязадающий конденсатор успевает зарядиться до необходимого уровня.

Сигнал с мультивибратора 7 подается на генератор 1. Импульсы с выхода мультивибратора 7 поступают на первый вход частотомера 11, измеряющего частоту F их следования, которая пропорциональна скорости звука в исследуемой жидкости, и на счетчик 8. После того, как на счетчик 8 поступают N импульсов (количество

N зависит от расстояния E времени счета частотомера 1! и от того, насколько быстро изменяется скорость звука в исследуемой жидкости), счетчик 8 обнуляется и импульс переполнения с его выхода поступает на счетный вход триггера 9, устанавливая его выход в состояние логической единицы (фиг. 2), и на второй (управляющий) вход частотомера 11, осуществляя сброс его показаний.

Логическая единица на выходе триггера 9 открывает коммутатор 10, и последний подключает параллельно резистору во времязадающей цепи мультивибратора 7 такой же резистор, уменьшая вдвое активное сопротивление этой цепи. Так как при этом вдвое уменьшается постоянная времени времязадающего конденсатора мультивибратора 7, то частота собственных колебаний мультивибратора 7 увеличивается вдвое. Следовательно, при неизменной амплитуде импульса с выхода электронного ключа 6 мультивибратор 7 синхронизируется импульсом, выработанным первичным отраженным сигналом, а не вторичным, как на первом этапе работы измерителя.

Импульсы с мультивибратора 7 поступают на частотомер 11, измеряющий частоту F> их следования, и на счетчик 8.

После поступления N импульсов на вход счетчика 8 последний обнуляется и импульс с его выхода возвращает триггер 9 в начальное состояние логического нуля на выходе. Нуль на выходе триггера 9 отключает коммутатор 10 от мультивибратора

7, и измеритель опять работает в режиме синхронизации вторично отраженным сигналом. Затем цикл повторяется.

Таким образом, частотомер 11 измеряет два значения частоты:

С

Fi= —. и P = ——

qp+cr =ае сг (величина задержки т сигнала не зависит от расстояния, которое проходит ультразвук в жидкости). Зная F, F и 3, можно точно определить С и т:

С=2 ™-, т= — — .

14254бб

Составитель Д. Широчин

Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 4758/37 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Измеритель скорости звука, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов и акустический преобразователь, отражатель, последовательно соединенные аналоговый ключ, усилитель, электронный ключ и мультивибратор, первый вход аналогового ключа подключен к выходу акустического преобразователя, а выход мультивибратора связан с входом генератора импульсов и вторым входом аналогового ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности измерений в натурных условиях, он снабжен последовательно соединенными счетчиком импульсов, григгером со счетным входом и коммутатором времязадающих цепей, выход которого связан с вторым входом мультивибратора, и. частотомером, два входа которого подключены соответственно к выходам мультивибратора и счетчика импульсов, а вход счетчика импульсов соединен с выходом мультивибратора.